Monel-400合金厚板的手弧焊工艺试验研究

作者:徐道荣;李先芬;汪兵;汪辉 刊名:压力容器 上传者:常玫

【摘要】对Monel - 4 0 0合金厚板进行对接接头的手弧焊试验及不同工艺条件下焊道形状参数的测定。结果表明 :在通常的焊接工艺条件下 ,焊缝中容易产生气孔、未焊透及未熔合 ;焊道的熔深、熔宽较小、堆高较大。分析其原因 ,认为这与该合金的热物理性能及焊道的成形特点有关 ,并从焊接工艺方面提出了防止措施

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1前言-400合金是-系列合金的典型牌号,由于它具有良好的冷热加工性(包括焊接性)和中温强度,以及在中高温强酸碱溶液中优越的耐腐蚀性,使其在某些特殊的化工及核工业设备用材中占有独特的地位。美国等发达国家早已将此类合金应用于石油化工等重要设备的制造中,如烷基苯装置中的塔器、换热器、管道、泵体等;氢氟酸、苛性碱等化工产品的生产设备;海船上的阀门、泵体、轴等。我国近年来也在此类设备的建设和改造中,利用进口-400合金管材和焊材进行部件的制造[15],并且国产系列合金也在有关设备中应用。目前已试制出国产-400板材和管材以及相配套的焊接材料。-400合金晶体结构为面心立方的单相固溶体,具有优良的冶金焊接性。但是由于该合金的物理性能,特别是导热性及液态下的流动性与普通钢材的差异,在焊接实践中常容易出现气孔、未焊透、未熔合等宏观缺陷,给焊接接头的完整性造成不良影响。因此该合金的产品制造中,如何从焊接工艺上采取措施来防止上述缺陷尤为重要。鉴于目前国内的一些焊接试验研究仅限于壁厚较小的管材(壁厚大多小于5),且多为进口材料[18],很少涉及较厚的板材和国产材料,因此有必要对-400厚板进行焊接工艺试验与探讨。本研究旨在通过国产-400厚板的手弧焊试验,深入考察焊缝的缺陷情况,分析缺陷产生的原因,提出相应的对策,为生产实际中的焊接工艺提供参考。2试验用材料焊接试验用母材为国产-400板,板厚11。其材质符合127-80的品质要求。焊材为国产配套低氢型药皮焊条,牌号为400,32350。其材质符合511-7的品质要求。母材及焊条熔敷金属的化学成分和力学性能见表1、2。表1试验用母材及焊条熔敷金属的化学成分(%)名称-400合金板材127-80规定030050206328340024250实测值008401204266803399<0003001125400(-7)焊条511规定0151004006268余量001500207510025实测值003901738265302747<00030005051090128表2试验用母材及焊条熔敷金属的力学性能名称5%-400合金板材(退火态)127-80规定19548535实测值27551038400(-7)焊条511规定48030实测值545343试验条件及结果31坡口对接焊试验该试验的目的是考察-400厚板在通常的焊接工艺条件下,焊接接头的缺陷情况以及焊条的熔敷情况。试板采用两块11110400对接型式,对接坡口尺寸及焊道分布如图1所示。焊接参数见表3。焊前试板坡口两侧用丙酮擦洗干净,不预热,焊条经350/1烘烤。施焊中焊条不作横向摆动,道间温度小于200。图1对接坡口尺寸及焊道分布表3试板对接焊接工艺参数电流极性焊道序号焊接电流焊接电压焊接速度/直流反接10011012013022241012焊接过程中观察表明,在打底焊即施焊焊道时,易出现粘条而导致断弧,随后的焊接中电弧燃烧基本正常;焊条燃烧至后半段时,会出现轻度的发红;焊道表面与普通的低合金钢及奥氏体不锈钢相比,波纹较粗,焊道搭接过渡处有较深凹沟,焊道堆高凸出。外观检查发现整个焊缝的根部均存在不同程度的未焊透,坡口局部钝边未焊透深度达1以上;在熄弧处有凹坑和气孔存在。截取焊缝的横截面在光学显微镜下检查,发现了气孔和焊道与坡口侧面之间的未熔合,见图2、3。气孔是在靠近端头的焊缝;未熔合是在第焊道与坡口侧面之间。接头区局部金相组织见图4。在整个焊缝表面及所观察的焊缝截面上未发现任何裂纹痕迹。32平面堆焊试验该试验的目的是考察在不同焊接工艺条件下,焊道的形状参数熔深、熔宽

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